Luxology-Beleuchtung

In Luxology können Sie sowohl direkte als auch indirekte Beleuchtungsquellen wählen.

Durch indirekte Beleuchtung wird ein globales Beleuchtungs- oder Luxology-Renderingmodell bereitgestellt, das die Umgebung und bestehende Geometrie der Szene verwendet, um Schattierungen zu erstellen.
Direkte Beleuchtungsmodelle verwenden 3D-Lichter, um Flächen direkt zu bestrahlen.

Obwohl diese beiden Modelle getrennt berechnet werden, werden ihre Ergebnisse standardmäßig für das endgültige Schattierungsergebnis addiert. Jedes Modell hat bestimmte Vorteile. Wenn diese Modelle gemeinsam sinnvoll verwendet werden, können Sie sowohl die Geschwindigkeit des Rendervorgangs als auch die Qualität der gerenderten Bilder optimieren.

Bei direktem Licht besteht der klare Vorteil, dass die genaue Position des Lichts angegeben ist, sodass bei der Evaluierung eines Pixels der Renderer die sichtbaren Lichtquellen durchlaufen und die passenden Schattierungswerte von jeder Lichtquelle hinzufügen kann. Dieser direkte Beleuchtungsansatz führt sehr schnell zu sehr genauen Beleuchtungsergebnissen. Der Nachteil dabei ist, dass dieses Modell nicht die Effekte sekundärer Beleuchtung wie reflektiertes Licht oder Licht von beleuchteten Flächen in Betracht zieht. Die Anzahl der Abtastungen pro Lichtquelle muss nur höher als 1 sein, wenn einige weiche Schatten beabsichtigt sind. Je weicher die Übergänge sein sollen, desto höher sollte der Abtastwert liegen, um angemessene Qualität zu erzielen.

Indirekte Beleuchtung

Um die Beleuchtungseinstellungen für Luxology-Rendering nachvollziehen zu können, ist es wichtig, den technischen Ablauf der indirekten Beleuchtung zu kennen. Die Vorstellung, dass Licht, das von einem 3D-Licht oder einer leuchtenden Fläche stammt, auf andere Flächen strahlt und dann im Raum reflektiert wird, erscheint logisch. Der eigentliche Ablauf des Renderns mit indirekter Beleuchtung verhält sich allerdings ganz anders. Bei der Evaluierung der Fläche werden Strahlen willkürlich von der Fläche nach außen gestrahlt und bewertet, sobald diese auf andere Flächen in der Szene treffen. Die Summe dieser Evaluierungen trägt zur Farbe und Helligkeit der ursprünglichen Fläche bei.

Damit Sie sich besser vorstellen können, wie indirekte Beleuchtung an einem Punkt einer Fläche bewertet wird, stellen Sie sich den oberen Teil eines transparenten Globus vor, der auf dieser Fläche so platziert ist, dass die Flächennormale des Punkts durch den Nordpol verläuft. Strahlen werden vom Flächenpunkt aus durch willkürliche Punkte ausgesendet, die sich innerhalb jeder Zelle befinden. Die Zelle wird von den Rasterlinien der Breiten- und Längengrade geformt, wobei pro Zelle ein Strahl ausgesendet wird. Diese Strahlen werden ausgesendet und treffen auf andere Flächen oder eine entfernte Umgebung, und die Durchschnittsfarbe, auf die sie treffen, ist die indirekte Bestrahlungsabschätzung. (Bestrahlung ist der Fachbegriff für einfallendes Licht.)

Stellen Sie sich nun vor, Sie müssten eine flache Fläche schattieren, und die Umgebung ist bis auf ein konzentriertes helles Gebiet vollständig schwarz. Jeder Schattierungspunkt auf der Fläche sendet Strahlen wie oben beschrieben aus. Bei einigen Punkten treffen möglicherweise zwei der Strahlen auf das helle Gebiet, während bei den anderen Punkten nur ein Strahl auf das helle Gebiet trifft und die restlichen Strahlen ins schwarze Gebiet treffen. Wenn also einige Punkte im Vergleich zu anderen die doppelte Bestrahlung erhalten, können Sie absehen, dass die Fläche bei aktivierter Option "Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke" recht fleckig aussehen wird (oder körnig, wenn die Option deaktiviert ist). Wenn wir allerdings die transparenten Hemisphären feiner unterteilen (d. h. mehr Strahlen verwenden), wird die Gesamtzahl der Strahlentreffer in Gebiete einheitlicher zwischen benachbarten Flächenpunkten ausfallen, was die Schattierung gleichmäßiger erscheinen lässt. Die indirekte Beleuchtung von Luxology basiert auf dieser hemisphärischen Abtastung; allerdings gibt es bei der Verwendung der Abtastwerte zwei verschiedene Ansätze: "Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke" und "Monte Carlo".

Methode der Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke

Diese standardmäßige Abtastmethode bedient sich einer Technik mit dem Namen Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke. Das Konzept dieser Technik: Es wird eine kleinere Anzahl genauerer Abtastungen genutzt und zusammengefasst, wodurch in kürzerer Zeit ein qualitativ gut wirkendes Bild erzeugt wird als bei der Abtastung jedes Pixels mit geringerer Qualität, was oftmals zu einem "körnigen" Bild führt. Wenn die Option "Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke" deaktiviert ist, greift Luxology auf die ältere Methode zurück und erstellt für jedes Pixel im Bild eine hemisphärische Schattierung. Ziehen Sie die Anzahl der von Ihnen verwendeten Strahlen in Betracht, denn diese Zahl wird mit Millionen von Pixeln in Ihrem Bild multipliziert. Mit aktivierter Option "Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke" tastet Luxology die Szene intelligent an strategischen Positionen ab und interpoliert, was zu einem einheitlicheren Endbild führt.

Wenn die Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke verwendet wird, werden die Unterschiede auf die Abtastungen verteilt, was das Bild fleckig erscheinen lässt. Die Methode der Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke bietet mehrere Ansätze, mit denen Artefakte reduziert werden können: die Anzahl der Strahlen steigern, Super Sampling hinzufügen und die Anzahl der zu einer Interpolation herangezogenen Abtastungen steigern.

Monte Carlo-Methode

Die Monte Carlo-Methode verwendet eine Abtastung niedriger Qualität (weniger Strahlen) für jedes einzelne Pixel, während die Methode der Zwischenspeicherung der Bestrahlungsstärke weniger Abtastungen höherer Qualität (mehr Strahlen) verwendet und diese zusammenfasst. Wenn die Abtastungen in Monte Carlo nicht genau genug sind, gibt es zwischen den Pixeln große Unterschiede, und das Bild erscheint "körnig". Um dies zu vermeiden, kann die Anzahl der Strahlen pro Pixel erhöht werden, was allerdings zu einer drastischen Zunahme der Renderzeiten führt. Der Render-Modus "Progressive Verfeinerung" wendet die Monte-Carlo-Methode an. Er gibt automatisch zusätzliche Strahlen pro Pixel so ab, so dass das gerenderte Bild kontinuierlich verbessert wird, bis Sie den Prozess anhalten, oder bis eine vorher festgelegte Zeit überschritten wurde.